JP5523444B2 - 操作感覚を向上させたフォースフィードバック・インタフェース - Google Patents
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- ユーザと相互作用する要素(1)と、
該ユーザ相互作用要素が回転するように固定される、縦軸(X)を有する回転シャフト(2、102、202)と、
磁気粘性タイプの流体と相互作用し、前記シャフト(2、102、202)に回転するように固定される要素(12、112、212)と、
前記流体の粘性を変えるように設計された、前記流体中に磁界を生成するシステム(6)と、
前記磁界を変えるために前記磁界生成システム(6)に命令を生成することができる制御ユニットと、
前記相互作用要素(12、112、212)、前記磁気粘性流体及び、前記磁界生成システムを収容するハウジング(8)であって、当該ハウジングは、側壁(8.1)及び、2つの端部壁(8.2、8.3)から形成され、前記回転シャフト(2)が、前記端部壁の1つ(8.3)を貫通し、前記ハウジング(8)まで達して、前記ユーザ相互作用要素が前記ハウジングの外側に配置され、前記ハウジングが、前記磁気粘性流体を画定する密封チャンバを形成する、ハウジングと、を備える触覚インタフェースであって、
前記磁界生成システムは、可変磁界を生成する手段(20、120、220)及び永久磁界を生成する手段(18、18”、118、218)を備え、
前記永久磁界を生成する手段(18、18”、118、218)は、当該手段が、前記磁界生成システムへの電力の供給がないときに、前記流体の粘性を増大させるようにハウジング(8)内に配置され、
前記永久磁界を生成する手段は、少なくとも前記流体相互作用要素(12)の内部に配置され、該要素(12)に対して不動であり、且つ前記可変磁界を生成するのに用いる手段(20)は、前記流体相互作用要素(12)の内部に配置され、該要素(12)に対して不動であることを特徴とする、触覚インタフェース。 - 前記永久磁界を生成する手段(18、18”、118、218)は、前記ハウジングの内側、及び/又は、前記ハウジングの側壁(8.1)内に配置される、請求項1に記載の触覚インタフェース。
- 前記シャフト(2、102、202)の、少なくとも1つの角度位置、角速度、及び/又は角加速度センサ(28、128、228)を備え、
前記制御ユニットは、前記少なくとも1つの角度位置、角速度、及び/又は角加速度センサ(28、128、228)によって提供される情報の関数として前記命令を生成する、請求項1又は2に記載の触覚インタフェース。 - 前記制御ユニットは、一定の又は可変の時間間隔にて、前記磁界生成システムへの命令を生成する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記磁界を生成するシステム(6)は、放射磁界を生成する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記永久磁界を生成する手段(18、18’、118、218)は、少なくとも1つの永久磁石を備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記可変磁界を生成する手段(20、120、220)は、少なくとも1つの電磁コイルを備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記流体相互作用要素(12、112)は、前記縦軸(X)を中心に回転する、少なくとも1つの円筒形状の側壁(12.1、112.1)と、非磁性材料製のヘッド部(12.2)とを備え、
前記ヘッド部(12.2)は、前記回転シャフト(2、102、202)に固定され、
前記流体は、前記側壁(12.1、112.1)の内面及び外面に接触する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。 - 前記流体相互作用要素(12)は、互いに間隔をあけて、前記非磁性材料製のヘッド部(12.2)に固定される、数個の同心状の側壁(12.1’、12.1’’)を備える、請求項8に記載の触覚インタフェース。
- 前記コイル(20)は、前記永久磁石(18)を包囲する、請求項6を引用する請求項7、又は、請求項6及び請求項7を引用する請求項8又は請求項9のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記永久磁石(18)は、前記コイル(20)を包囲する少なくとも1つのスリーブから形成される、請求項6を引用する請求項7、又は、請求項6及び請求項7を引用する請求項8又は請求項9のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記永久磁界を生成する手段(18’’)は、ベル状の前記流体相互作用(12)の、2つの同心状の側壁(12.1’、12.1’’)の間に配置され、これらの側壁に対して不動である、請求項9に記載の触覚インタフェース。
- 前記永久磁界を生成する手段は、前記流体相互作用要素(12、112、212)に固定され、且つ前記可変磁界を生成する手段(20、120、220)は、該流体相互作用要素に対して不動である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記可変な磁界を生成する手段(20、32)は、該手段に対して不動である前記相互作用要素の内部に配置される、請求項13に記載の触覚インタフェース。
- 前記永久磁界を生成する手段及び前記可変磁界を生成する手段は、前記流体相互作用要素に固定される、請求項1〜14のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記シャフト(102、202)は、前記磁界生成システムを貫通する、請求項1〜15のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記位置、角度、又は角加速度センサ(28、128、228)は、シャフトの縦方向一端に設けられ、前記シャフトに回転するように固定される部分と、前記シャフトに対して不動である部分とを備える、請求項1〜16のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記シャフト(2、102、202)に固定される部分は、光学ホイールであり、且つ前記不動部分は、光学フォークである、請求項1〜17のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記シャフト(102)を片側から反対側へと貫通し、縦方向に動くことができるロッド(103)を備え、該ロッド(103)の変位を検出するためのデバイス(134)が設けられている、請求項1〜18のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記ユーザ相互作用要素の温度を変えることができる熱デバイスを備える、請求項1〜19のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- 前記熱デバイスは、少なくとも1つのペルチェ・セルを備える、請求項20に記載の触覚インタフェース。
- 前記ユーザ相互作用要素を振動させることが可能なデバイスを備えた、請求項1〜21のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
- フレーム(42)と、該フレームに取り付けた、請求項1〜22のいずれか一項に記載のインタフェースとを備え、
前記インタフェースは、前記シャフトの軸(X)に沿って自由に動く、触覚アセンブリ。 - 前記インタフェースは、前記縦軸(X)に対して直角の、少なくとも1つの方向(Y、Z)に沿って自由に並進する、請求項23に記載の触覚アセンブリ。
- 前記インタフェースは、前記縦軸(X)に対して直角の、少なくとも1つの方向(Y、Z)を中心に自由に回転する、請求項23又は24に記載の触覚アセンブリ。
- 前記縦軸に対して直角の、少なくとも1つの軸に沿って動くか、あるいは、前記縦軸を中心に回転する間に、抵抗に抗する、フォースフィードバック・デバイスを備えた、請求項24又は25に記載の触覚アセンブリ。
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